Growth Model of Common Ice Plant (Mesembryanthemum crystallinum L.) Using Expolinear Functions in a Closed-type Plant Production System

Abstract

본 연구는 완전제어형 식물공장에서 선형 지수 함수를 이용하여 common ice plant의 생육과 수량 모델을 개발하고자 수행되었다. 식물공장 유형은 완전제어형 식물공장형태로 인공광원은 삼파장 형광등을 사용하였으며, 광주기는 12시간 일장주기였다. 광도는 <TEX>$200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$</TEX>로 조절하였다. 수경재배시스템은 3단으로 구성된 박막수경(NFT)시스템이었다. 식물공장내 온도, 상대습도와 이산화탄소 농도는 ON/OFF 제어하였다. 선형 지수 함수를 사용한 common ice plant의 정식 후 일수, 적산온도 및 적산일사량에 따른 엽면적, 단위 면적당 지상부 생체중과 건물중 및 광사용효율은 선형 지수적인 형태들을 보였다. 개체당 지상부 생체중과 개체당 지상부 건물중간의 관계는 직선적인 관계를 보였으며, 정식 후 30일째 common ice plant의 광사용효율(light use efficiency)은 <TEX>$3.3g{\cdot}MJ^{-1}$</TEX>이었다. 결론적으로, 선형 지수 함수는 완전제어형 식물공장에서 common ice plant의 생육과 수량을 정량적으로 예측하는데 유용한 함수로 사용될 수 있었다. The objective of this study was to make growth and yield models for common ice plant (Mesembryanthemum crystallinum L.) using expolinear functional equations in a closed-type plant production system. Three-band radiation type fluorescent lamps with a 12-hours photoperiod were used, and the light intensity was <TEX>$200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$</TEX>. Nutrient film systems with three layers were used for plant growth. Environmental conditions, such as air temperature, relative humidity and <TEX>$CO_2$</TEX> concentration were controlled by an ON/OFF operation. Leaf area, shoot fresh and dry weights, light use efficiency of common ice plant as function of days after transplanting, accumulative temperature and accumulative radiation were analyzed. Leaf area, shoot fresh and dry weights per area were described using an expolinear equation. A linear relationship between shoot dry and fresh weights was observed. Light use efficiency of common ice plant was <TEX>$3.3g{\cdot}MJ^{-1}$</TEX> at 30 days after transplanting. It is concluded that the expolinear growth model can be a useful tool for quantifying the growth and yield of common ice plant in a closed plant production system.